SNCR+SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)能夠顯著提高脫硝效率。通過(guò)SNCR階段初步去除部分NOx,再利用SCR階段進(jìn)一步處理剩余的NOx,整體脫硝效率可以達(dá)到80%以上,甚至在某些情況下可以達(dá)到90%以上。這種組合方式不僅彌補(bǔ)了單一技術(shù)的不足,還充分利用了兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。
SNCR+SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)在經(jīng)濟(jì)性方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。由于SNCR階段已經(jīng)初步降低了NOx濃度,因此SCR階段所需的催化劑用量和反應(yīng)器體積得以減少,從而降低了整體投資和運(yùn)行成本。此外,由于催化劑用量減少,系統(tǒng)的壓降也相應(yīng)減小,這進(jìn)一步降低了運(yùn)行費(fèi)用。
第三,SNCR+SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)具有良好的空間適應(yīng)性。由于SCR反應(yīng)塔體積較小,特別適合空間受限的場(chǎng)合。同時(shí),該技術(shù)簡(jiǎn)化了還原劑噴射系統(tǒng)的設(shè)計(jì),無(wú)需設(shè)置復(fù)雜的旁路系統(tǒng),減少了控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度和對(duì)場(chǎng)地的要求。
第四,SNCR+SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)還具有較低的氨逃逸率和腐蝕控制優(yōu)勢(shì)。由于SNCR階段已經(jīng)進(jìn)行了初步脫硝,SCR階段主要處理未反應(yīng)的NOx,因此氨逃逸率較低,通常小于4mg/Nm3。此外,由于減少了催化劑用量,有助于控制SO2向SO3的轉(zhuǎn)化,從而減少NH4HSO4的生成,降低對(duì)下游設(shè)備的腐蝕危害。
SNCR+SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)高效的NOx去除,還能在經(jīng)濟(jì)性和空間適應(yīng)性方面提供顯著優(yōu)勢(shì),并且具有較低的氨逃逸率和腐蝕控制能力。這種技術(shù)適用于燃煤電廠、垃圾焚燒爐等多種工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景,是一種成熟且高效的煙氣治理方案。
]]>選擇合適的脫硝工藝:根據(jù)氮氧化物的原始濃度、排放限值以及運(yùn)行成本等因素,選擇適合的脫硝工藝。常見的脫硝方法包括選擇性催化還原(SCR)和選擇性非催化還原(SNCR),以及其他如氧化法和低氮燃燒工藝等。
控制脫硝劑的使用:在SCR工藝中,催化劑的最佳活性溫度范圍是300-420℃,因此需要嚴(yán)格控制煙氣溫度。同時(shí),噴氨流量和稀釋風(fēng)流量需要根據(jù)鍋爐負(fù)荷的變化進(jìn)行調(diào)整,以優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)并提高經(jīng)濟(jì)性。
氨泄漏的預(yù)防與控制:在使用液氨作為還原劑時(shí),必須采取有效的措施防止氨氣泄漏,確保廠界氨氣濃度符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。此外,氨區(qū)應(yīng)設(shè)置防曬、防雨及噴淋設(shè)施,并定期檢查這些設(shè)施以確保其處于備用狀態(tài)。
設(shè)備的安全運(yùn)行與維護(hù):在煙氣脫硝系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中,應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行安全規(guī)程,包括對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期檢查和維護(hù),以及制定應(yīng)急預(yù)案。對(duì)于可能出現(xiàn)的故障,應(yīng)及時(shí)處理并記錄事故情況,以便總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。
防腐蝕措施:在煙氣脫硝過(guò)程中,需要采取一系列防腐蝕措施,如減少煤氣媒介中的濕分含量,防止酸性氣體電離和電化學(xué)腐蝕,從而延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。
二次污染的控制:在設(shè)計(jì)脫硝工程時(shí),應(yīng)考慮二次污染的控制措施,例如廢水處理和噪聲控制等,以符合國(guó)家及地方的環(huán)保法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。
催化劑的選擇與維護(hù):SCR脫硝催化劑的選擇應(yīng)考慮其高效性、穩(wěn)定性和適應(yīng)性,同時(shí)要防止催化劑受潮或腐蝕。如果催化劑發(fā)生堵塞或腐蝕現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)更換。
通過(guò)以上措施,可以有效提高煙氣脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行效率和安全性,減少對(duì)環(huán)境的影響。
]]>SCR脫硝的基本流程如下:
氨水制備:氨水通常以20%的質(zhì)量濃度提供,通過(guò)氨水泵從儲(chǔ)罐中抽出,并經(jīng)過(guò)稀釋處理,形成適合反應(yīng)的濃度,例如5%的氨水溶液。
氨水蒸發(fā):在SCR系統(tǒng)中,氨水通過(guò)蒸發(fā)器加熱轉(zhuǎn)化為氣態(tài)氨,然后與空氣混合,形成合適的氨氣濃度,通常為5%左右。
噴射系統(tǒng):蒸發(fā)后的氨氣通過(guò)噴槍均勻地噴入SCR反應(yīng)器入口煙道中,與煙氣充分混合。噴槍的設(shè)計(jì)需要確保氣態(tài)氨和煙氣的均勻混合,以提高脫硝效率。
SCR反應(yīng)器:在SCR反應(yīng)器內(nèi),氨氣在催化劑的作用下與煙氣中的NOx發(fā)生反應(yīng),生成氮?dú)夂退?。SCR催化劑通常由V2O5、WO3及MoO3等金屬氧化物組成,工作溫度范圍為320℃至430℃。
煙氣處理:經(jīng)過(guò)SCR反應(yīng)器處理后的凈煙氣,通過(guò)除塵器、引風(fēng)機(jī)等設(shè)備進(jìn)一步處理后排放。SCR系統(tǒng)通常布置在鍋爐尾部,以確保煙氣在進(jìn)入電除塵器或脫硫系統(tǒng)之前完成脫硝。
氨逃逸控制:為了減少氨逃逸,SCR系統(tǒng)通常配備聲波吹灰器,定時(shí)對(duì)催化劑進(jìn)行吹掃,以保持催化劑活性并延長(zhǎng)其使用壽命。
經(jīng)濟(jì)性分析:SCR脫硝技術(shù)在電廠低質(zhì)量濃度NOx的脫除中具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益,尤其是在需要滿足超低排放要求的情況下,通過(guò)增設(shè)脫硝催化劑層數(shù)可以進(jìn)一步提高脫硝效率。
SCR脫硝技術(shù)通過(guò)使用氨水作為還原劑,在催化劑的作用下將NOx轉(zhuǎn)化為N2和H2O,從而達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。該技術(shù)不僅適用于燃煤電廠,也廣泛應(yīng)用于工業(yè)爐窯等領(lǐng)域的煙氣治理。
]]>SCR脫硝技術(shù)的基本原理是在催化劑的作用下,向溫度在160~400℃的煙氣中噴入氨水,選擇性地與NOx反應(yīng),生成氮?dú)夂退?,從而達(dá)到脫硝的目的。SCR脫硝技術(shù)具有高脫硝效率,通??梢赃_(dá)到90%以上,且不會(huì)造成環(huán)境污染。
在水泥窯煙氣處理中,SCR脫硝技術(shù)可以分為高溫脫硝和中低溫脫硝兩種工藝路線。高溫脫硝技術(shù)通常將SCR反應(yīng)塔設(shè)置在煙氣余熱鍋爐之后,利用余熱鍋爐中煙氣粉塵的自分離沉降作用,降低進(jìn)入SCR反應(yīng)塔的煙氣粉塵濃度,減少催化劑磨損和堵塞風(fēng)險(xiǎn)。 中低溫脫硝技術(shù)則對(duì)催化劑材料性能有新的要求,如中低溫催化反應(yīng)活性和高抗硫堿特性。
SCR脫硝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括反應(yīng)塔設(shè)計(jì)、吹灰系統(tǒng)設(shè)計(jì)、噴氨系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及自動(dòng)控制與檢測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì),可以實(shí)現(xiàn)SCR脫硝系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和高效脫硝效果。 工程應(yīng)用案例顯示,中低溫SCR脫硝系統(tǒng)在長(zhǎng)興南方熟料產(chǎn)量6400t/d運(yùn)行情況下的氨水消耗小于2kg/t,系統(tǒng)脫硝熟料氨水成本在1.75元/t左右,可實(shí)現(xiàn)NOx排放值小于50mg/Nm3。
然而,SCR脫硝技術(shù)在水泥行業(yè)中的應(yīng)用也面臨一些挑戰(zhàn)。例如,水泥窯尾煙氣的粉塵濃度顯著高于燃煤鍋爐,這增加了SCR脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行難度。 此外,SCR脫硝技術(shù)在水泥行業(yè)的應(yīng)用相對(duì)較晚,相關(guān)項(xiàng)目運(yùn)行時(shí)間相對(duì)較短,且NOx控制排放的指標(biāo)普遍較為寬松。
為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn),一些研究和實(shí)踐表明,通過(guò)結(jié)合低氮燃燒、分級(jí)燃燒和SNCR(選擇性非催化還原)技術(shù),可以進(jìn)一步提高脫硝效率并滿足更嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。例如,在某些歐洲水泥廠中,SCR裝置在某一段時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了200mg/m3以下的排放水平,證明SCR技術(shù)是可行的。
SCR脫硝技術(shù)在水泥行業(yè)的應(yīng)用前景廣闊,但需要針對(duì)水泥窯煙氣的具體特性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和工藝調(diào)整,以實(shí)現(xiàn)最佳的脫硝效果和經(jīng)濟(jì)效益。
]]>尿素溶液的制備:首先,將固體尿素與去離子水混合,制成濃度為40%至50%的尿素溶液。這一步通常在溶解罐中進(jìn)行,尿素粉末通過(guò)螺旋給料機(jī)輸送到溶解罐里,然后用去離子水溶解。
尿素溶液的儲(chǔ)存與供應(yīng):制備好的尿素溶液儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐中,儲(chǔ)罐通常設(shè)有加熱裝置以保持溶液溫度不低于40°C,以確保其流動(dòng)性。尿素溶液通過(guò)供液泵、計(jì)量與分配裝置輸送到霧化噴嘴,然后進(jìn)入絕熱分解器。
尿素溶液的熱解:在絕熱分解器中,尿素溶液被加熱至高溫(通常在600℃左右),在此過(guò)程中尿素分解生成氨(NH3)、二氧化碳(CO2)和水蒸氣。這個(gè)過(guò)程稱為尿素的熱解法。
氨氣的生成與噴射:分解產(chǎn)生的氨氣與稀釋空氣混合均勻后,通過(guò)噴槍噴入SCR反應(yīng)器中。噴槍通常使用雙流體霧化技術(shù),將尿素溶液霧化成微小顆粒,以增加與煙氣的接觸面積,提高反應(yīng)效率。
脫硝反應(yīng):在SCR反應(yīng)器中,氨氣與煙氣中的NOx在催化劑的作用下發(fā)生還原反應(yīng),生成氮?dú)夂退?。這一過(guò)程主要依賴于催化劑提供的活性位點(diǎn),使氨與NOx充分反應(yīng)。
余氨去除與排放:為了防止氨氣的逃逸對(duì)環(huán)境造成影響,需要在SCR系統(tǒng)后設(shè)置氨氧化或吸收裝置,以去除可能殘留的氨氣,確保排放的煙氣符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。
系統(tǒng)控制與監(jiān)測(cè):整個(gè)SCR系統(tǒng)由電控單元進(jìn)行控制,根據(jù)煙氣流量、催化劑溫度和NOx濃度等參數(shù)精確計(jì)算所需的尿素噴射量,并通過(guò)傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整,以確保系統(tǒng)的高效運(yùn)行。
SCR脫硝技術(shù)通過(guò)尿素的熱解生成氨氣,并在催化劑的作用下將NOx還原為無(wú)害物質(zhì),從而達(dá)到減少氮氧化物排放的目的。這種方法相比傳統(tǒng)的SNCR技術(shù)具有更高的靈活性和效率,并且由于尿素的物理性質(zhì)較為安全,因此在工業(yè)應(yīng)用中得到了廣泛使用。
]]>SNCR技術(shù)具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、操作方便等優(yōu)點(diǎn),適用于電廠老機(jī)組改造,能有效滿足嚴(yán)格的NOx排放標(biāo)準(zhǔn)。在循環(huán)流化床鍋爐中,由于其燃燒溫度較低,且旋風(fēng)分離器的混合效果強(qiáng)烈,能夠確保還原劑與煙氣的充分混合,提高脫硝效率。
然而,SNCR技術(shù)也存在一些問(wèn)題,例如氨逃逸率較高,可能達(dá)到8×10^-6,這會(huì)導(dǎo)致尾部煙道的積灰和腐蝕。此外,在低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下,最佳脫硝反應(yīng)溫度窗口與爐內(nèi)溫度出現(xiàn)差異,導(dǎo)致脫硝效率和氨利用率較低。
為了提高脫硝效率并降低氨消耗量,可以采取一些優(yōu)化措施,如改變噴槍布置位置、優(yōu)化鍋爐低氮燃燒、調(diào)整噴槍霧化效果等。在某些情況下,還可以結(jié)合選擇性催化還原(SCR)技術(shù),以進(jìn)一步提高脫硝效率,達(dá)到超低排放的要求。
SNCR技術(shù)在循環(huán)流化床鍋爐中的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟,并且在經(jīng)濟(jì)性和效率上具有顯著優(yōu)勢(shì)。然而,針對(duì)不同的運(yùn)行條件和排放要求,可能需要結(jié)合其他技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和改造,以實(shí)現(xiàn)更高效的脫硝效果。
]]>催化劑特性:催化劑的活性、載體材料、孔結(jié)構(gòu)、比表面積和熱穩(wěn)定性等對(duì)脫硝效率有重要影響。高效的催化劑可以降低反應(yīng)溫度,提高脫硝效率,并具備良好的耐毒性和機(jī)械穩(wěn)定性。
反應(yīng)溫度:SCR反應(yīng)通常需要在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行,一般為280℃至420℃之間。在這個(gè)溫度區(qū)間內(nèi),催化劑的活性最高,反應(yīng)效率最佳。溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響脫硝效率。
氨氮摩爾比:氨與NOx的摩爾比例需精確控制,過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響脫硝效率和氨逃逸。合適的氨氮比(如1.05)能夠達(dá)到較高的NOx去除率。
煙氣成分和濃度:NOx濃度、氧氣含量、SOx和其他污染物的存在會(huì)影響反應(yīng)效率和催化劑壽命。例如,高濃度的SO2會(huì)與氨反應(yīng)生成硫銨顆粒,堵塞催化劑微孔,降低其活性。
空速和停留時(shí)間:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)催化劑的氣體體積量(空速)以及煙氣在催化劑床層中的停留時(shí)間直接影響反應(yīng)的充分程度。合理的空速和足夠的停留時(shí)間可以提高NOx的轉(zhuǎn)化率。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)和流場(chǎng)優(yōu)化:包括催化劑布置、流場(chǎng)優(yōu)化和吹灰系統(tǒng)有效性,這些因素影響工藝效率和催化劑性能。
操作和控制策略:精確的操作參數(shù)控制和自動(dòng)化控制系統(tǒng)優(yōu)化工藝運(yùn)行,確保不同工況下高脫硝效率。
氧氣濃度:氧氣不足會(huì)導(dǎo)致脫硝效率下降,反應(yīng)物消耗不均,催化劑中毒,以及系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定。
通過(guò)綜合考慮并優(yōu)化上述因素,可以提高SCR法脫硝工藝的效率和穩(wěn)定性,有效控制氮氧化物排放,保護(hù)環(huán)境。
]]>SCR反應(yīng)器內(nèi)部裝有催化劑模塊,煙氣從上向下流動(dòng),通過(guò)催化劑層時(shí)發(fā)生還原反應(yīng),將NOx轉(zhuǎn)化為N2和H2O。為了確保反應(yīng)效果,反應(yīng)器內(nèi)通常設(shè)有多個(gè)催化劑層,并配備導(dǎo)流和均流裝置,以保證煙氣與氨氣充分混合和均勻分布。此外,反應(yīng)器的設(shè)計(jì)還需考慮耐高溫、抗磨損以及防止催化劑堵塞等因素。
SCR脫硝反應(yīng)器廣泛應(yīng)用于燃煤、燃?xì)?、燃油鍋爐等多種工業(yè)領(lǐng)域,具有高效、穩(wěn)定的特點(diǎn),脫硝效率通??蛇_(dá)80%至95%。然而,SCR技術(shù)也存在一定的局限性,如初始投資和運(yùn)行成本較高,催化劑需要定期更換,且對(duì)煙氣溫度有一定要求。
]]>液氨改尿素技術(shù)的應(yīng)用主要集中在脫硝還原劑的替代上。由于液氨具有易揮發(fā)、易燃易爆、有毒有腐蝕等特性,其存儲(chǔ)、運(yùn)輸和使用過(guò)程中存在較大的安全隱患。相比之下,尿素作為脫硝還原劑,其性質(zhì)較為穩(wěn)定,不屬于危險(xiǎn)產(chǎn)品,運(yùn)輸和儲(chǔ)存相對(duì)安全,使用過(guò)程更加安全。因此,采用尿素替代液氨能夠有效降低企業(yè)的法律風(fēng)險(xiǎn),并提高安全性。
在技術(shù)路線方面,尿素?zé)峤夂退庵瓢奔夹g(shù)是兩種主要的工藝方法。尿素?zé)峤庵瓢奔夹g(shù)通過(guò)高溫?zé)煔饣螂娂訜崞鞣纸饽蛩厝芤?,生成NH3、H2O和CO2,而尿素水解制氨技術(shù)則通過(guò)蒸汽加熱尿素溶液使之汽化分解。這兩種方法各有優(yōu)劣,但總體來(lái)看,尿素水解制氨技術(shù)因其運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性較好而被廣泛采用。
此外,液氨改尿素項(xiàng)目在實(shí)施過(guò)程中需要進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)備改造,以適應(yīng)尿素生產(chǎn)的需求。例如,反應(yīng)器的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)需要滿足尿素生產(chǎn)的要求,輸送管道和閥門等附件也需要進(jìn)行相應(yīng)的更換和調(diào)整。這些改造措施確保了生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定和安全。
液氨改尿素技術(shù)不僅在安全性方面具有顯著優(yōu)勢(shì),而且在環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益方面也表現(xiàn)出色。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的降低,尿素在脫硝還原劑市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力將逐漸增強(qiáng)。
]]>SCR脫硝系統(tǒng)通常由多個(gè)子系統(tǒng)組成,包括反應(yīng)器/催化劑系統(tǒng)、煙氣/氨混合系統(tǒng)、氨儲(chǔ)備與供應(yīng)系統(tǒng)、煙道系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。具體來(lái)說(shuō),SCR系統(tǒng)一般布置在鍋爐省煤器與空氣預(yù)熱器之間,通過(guò)催化劑降低反應(yīng)活化能,使脫硝反應(yīng)在較低溫度下進(jìn)行,通常在300℃到400℃之間。
SCR脫硝過(guò)程中的主要化學(xué)反應(yīng)包括:
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O
6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O
NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O
SCR系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備包括稀釋風(fēng)機(jī)、靜態(tài)混合器、氨噴射格柵等,整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)DCS(分布式控制系統(tǒng))、PLC(可編程邏輯控制器)等設(shè)備進(jìn)行控制。此外,為了確保系統(tǒng)的高效運(yùn)行,還需要傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)控NOx含量、溫度、壓力和流速等參數(shù)。
SCR脫硝技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于其高脫硝效率(可達(dá)80%至95%),并且能夠有效減少氨逃逸量,同時(shí)具備較低的運(yùn)行成本和較高的安全性。然而,該技術(shù)也面臨一些挑戰(zhàn),如催化劑的選擇和設(shè)計(jì)需要考慮煙氣組分以及操作條件,以確保最佳的脫硝效果和催化劑壽命。
SCR脫硝系統(tǒng)是一種成熟且廣泛應(yīng)用的煙氣凈化技術(shù),通過(guò)精確控制噴氨和優(yōu)化反應(yīng)條件,可以實(shí)現(xiàn)高效的氮氧化物去除,同時(shí)減少對(duì)環(huán)境的影響。
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